โครงการวิทยาศาสตร์การทำความสะอาดเพนนีเป็นตัวเลือกยอดนิยมในงานวิทยาศาสตร์ของโรงเรียนประถมศึกษา และด้วยเหตุผลที่ดี เคมีที่อยู่เบื้องหลังการทดลองนี้เรียบง่ายแต่น่าสนใจ และโครงงานนี้เป็นเรื่องง่ายสำหรับเด็กทุกวัยที่จะทำ นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์พยายามค้นหาวิธีแก้ปัญหาต่างๆ ที่จะทำความสะอาดเพนนีได้ดีที่สุด โดยกำจัดคอปเปอร์ออกไซด์ที่ทำให้พื้นผิวดูหมองและมัวหมอง
การตั้งค่าโครงการ
ในการเริ่มต้น ผู้ทดลองและผู้ใหญ่ที่ดูแลควรวางแผนว่าโซลูชันใดที่พวกเขาสามารถเข้าถึงได้และสามารถใช้เพื่อทดสอบความสามารถในการทำความสะอาดเศษสตางค์ของตนได้พวกเขาต้องการเงินหนึ่งเพนนีที่ดูสกปรกและมัวหมองสำหรับทุกวิธีแก้ปัญหาที่เลือก บวกอีกหนึ่งเพนนีเป็นตัวควบคุม (หมายความว่าจะไม่มีอะไรเกิดขึ้นกับเพนนีสุดท้ายนี้) มองหาเพนนีที่สร้างขึ้นก่อนปี 1982 และในเวลาเดียวกันโดยประมาณ ด้วยวิธีนี้พวกมันจะมัวหมองมากขึ้น และเพนนีก็จะมีองค์ประกอบที่คล้ายกัน
คำแนะนำในการทำความสะอาด
เมื่อนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่มีเงินกองหนึ่ง เขาหรือเธอควรเลือกและรวบรวมน้ำยาทำความสะอาดที่ตนเลือกไว้ สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่ใช่สารที่ปกติใช้ทำความสะอาด ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการเดาว่ามันจะส่งผลต่อเพนนีอย่างไรสนุกยิ่งขึ้น
คำแนะนำทั่วไปได้แก่:
- น้ำเปล่า
- น้ำสบู่
- น้ำมะนาว
- น้ำส้มสายชู
- น้ำส้มสายชูผสมเกลือ
- ซอสมะเขือเทศ
- น้ำจิ้มรสเด็ด
- โคคาโคล่า
- เบกกิ้งโซดากับน้ำ
- แอปเปิ้ล องุ่น หรือน้ำส้ม
- นม
การตั้งสมมติฐาน
สมมติฐานคือการทำนายสิ่งที่จะเกิดขึ้นในการทดลองโดยอาศัยความรู้ที่ผู้ทดลองมีอยู่แล้ว ในกรณีนี้ ให้พูดคุยกับนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ว่าเขาหรือเธอคิดว่าวิธีแก้ปัญหาใดที่จะทำความสะอาดเพนนีได้ดีที่สุด พวกเขายังสามารถพิจารณาได้ว่าอันไหนที่จะทำความสะอาดเพนนีได้เร็วที่สุด เด็กๆ มักคิดว่าน้ำสบู่จะทำงานได้ดีที่สุดเหมือนกับที่ใช้ทำความสะอาดตามปกติ แต่เด็กๆ ที่เข้าใจว่ากรดคืออะไรหรือมีความรู้เกี่ยวกับเคมีเพียงเล็กน้อยอาจมีความคิดที่ดีกว่าว่าอะไรจะใช้ได้ผล
ทำการทดลอง
การทดลองนี้สามารถทำได้กับสิ่งต่าง ๆ ที่พบได้ทั่วไปในบ้าน ดังนั้นจึงเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับโปรเจ็กต์วันที่ฝนตกอย่างรวดเร็ว ทางเลือกหนึ่งคือการรวมการใช้กระดาษ pH (ซึ่งวัดความเป็นกรดหรือด่างของสารเมื่อกระดาษจุ่มลงในสาร) เพื่อช่วยให้เด็กเข้าใจเพิ่มเติมว่าเหตุใดสารละลายบางอย่างจึงทำงานได้ดีกว่าสารละลายอื่นๆการทดลองสามารถทำได้ด้วยความสนุกสนานและการเรียนรู้โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือนี้
อุปกรณ์
เมื่อมีสมมติฐานที่ใช้ได้ การทดสอบก็สามารถเริ่มต้นได้ สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์จะต้องเริ่มต้นมีดังนี้:
- อย่างน้อยสองวิธีจากรายการด้านบน
- หนึ่งเพนนีสำหรับแต่ละโซลูชันบวกอีกหนึ่งเพนนี
- จานหรือถ้วยเล็กๆ หนึ่งใบสำหรับแต่ละสารละลาย (ถ้วยพลาสติกหรือกระดาษที่มีส่วนตัดด้านบนสองสามนิ้วจะใช้งานได้หากไม่มีแก้วน้ำเหลือ)
- มาสกิ้งเทป (ไม่จำเป็น)
- เครื่องหมาย
- แหนบ
- เอกสาร pH (ไม่จำเป็น)
- กระดาษเช็ดมือ
- กล้อง (ไม่จำเป็น)
ทิศทาง
เพื่อทำการทดสอบง่ายๆ นี้ ให้ทำดังต่อไปนี้:
- ใช้เทปและปากกามาร์กเกอร์ติดป้ายแต่ละจานหรือถ้วยด้วยชื่อสารละลายที่จะใส่
- เทสารละลายแต่ละอย่างลงในจานที่เกี่ยวข้องให้เพียงพอเพื่อปิดเพนนี (ใช้เวลาไม่มาก)
- (ทางเลือก) จุ่มกระดาษ pH หนึ่งแผ่นในแต่ละสารละลาย (ของเหลวพื้นฐานจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินมากขึ้นและเป็นสีแดงมากขึ้นสำหรับของเหลวที่เป็นกรด) ปล่อยให้แห้ง และติดฉลากของเหลวที่จุ่มลงไป
- ใส่หนึ่งเพนนีลงในของเหลวแต่ละอย่าง และให้แน่ใจว่าจุ่มอยู่ใต้น้ำจนสุด
- ให้นั่งประมาณ 10 นาที
- หยิบเพนนีออกมาทีละเพนนี แล้วคอยดูว่าเพนนีไหนเป็นอันไหน แล้วล้างออกทีละเพนนี
- ปล่อยให้เพนนีแห้งบนเศษกระดาษเช็ดมือ
- บันทึกผลลัพธ์ของคุณ รูปก็มีประโยชน์
หารือเกี่ยวกับผลลัพธ์
เมื่อทราบผลแล้ว ให้พูดคุยกับเด็กว่าเหรียญเพนนีใดดูสะอาดที่สุด และดูว่าพวกเขาสามารถเห็นรูปแบบใดๆ ว่าวิธีแก้ปัญหาใดที่ดูเหมือนจะทำงานได้ดีที่สุด นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้เอกสาร pH สามารถเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ได้
ทำความเข้าใจกับการทำให้เสื่อมเสีย
คำว่า "ทำให้เสื่อมเสีย" หมายถึงสีหมองคล้ำหรือสีเทาอมเขียวที่พบในเหรียญเพนนีรุ่นเก่าบางเหรียญ มันไม่ใช่แค่สิ่งสกปรกเท่านั้น แต่ยังเป็นผลมาจากทองแดงในเพนนีที่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ เมื่อออกซิเจนและทองแดงที่อยู่ด้านนอกของเหรียญมีปฏิสัมพันธ์กัน จะเกิดสารที่เรียกว่าคอปเปอร์ออกไซด์ขึ้น เพื่อขจัดความหมองนี้ จำเป็นต้องใช้กรดเพื่อทำให้พันธะระหว่างอะตอมของทองแดงและออกซิเจนอ่อนลง การเติมเกลือลงในกรดใดๆ (น้ำมะนาว น้ำส้มสายชู ฯลฯ) ทำให้การทำความสะอาดกรดนี้มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการสร้างอะตอมไฮโดรเจนอิสระในสารละลาย ซึ่งจะเพิ่มความแรงของกรด
ผลลัพธ์
หากการทดลองนี้ใช้สำหรับงานแสดงวิทยาศาสตร์หรือการนำเสนอในชั้นเรียน นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์มีตัวเลือกในการถ่ายภาพเหรียญเพนนีแต่ละเหรียญพร้อมป้ายระบุว่าใช้สารละลายใด หรือแม้กระทั่งนำเหรียญเพนนีนั้นมาเองก็ได้ เด็กอาจตัดสินใจเลือกวิธีแก้ปัญหาที่ชนะ หรือแม้กระทั่งจัดอันดับเพนนีตามลำดับที่มีการปรับปรุงมากที่สุดเด็กควรเตรียมพร้อมที่จะพูดคุยว่าทำไมพวกเขาถึงคิดว่าวิธีแก้ปัญหาบางอย่างมีประสิทธิผลมากกว่าวิธีอื่นๆ